Системы связи и передачи данных
Радиорелейная связь один из видов наземной радиосвязи, которая осуществляется между стационарными объектами и имеет возможность многократной ретрансляции радиосигнала. Иными словами, связь обеспечивается цепочкой ретрансляционных станций.
Построение радиорелейных линий связи требует расположения станций в пределах прямой видимости. Требование прямой видимости определяется наличием дифракционных замираний (зона Френеля) при полном или частичном закрытии трассы распространения радиоволн. Дифракционные замирания вызывают сильное ослабление сигнала и поэтому, для устойчивой радиосвязи, антенны радиорелейных станций рекомендуется располагать на естественных возвышенностях или башнях, мачтах.
Зона Френеля пространственный участок (отрезок прямой), по которому проходит световая или звуковая волна. Чем больше препятствий (здания, неоднородный рельеф местности, источники радиопомех и т. д.) находятся в такой зоне, тем хуже качество передаваемого сигнала.
Ограничения на наличие прямой видимости определяет дальность радиорелейной связи до 40 — 50 км.
К недостаткам радиорелейной связи относятся:
• Ослабление сигнала в свободном пространстве.
• Ослабление сигнала в сложных климатических условиях (дождь, туман, снег). При этом снижение дальности может быть от 3-5 раз меньше, чем при нормальных условиях. Это необходимо учитывать при выборе оборудования. При использовании частот до 12 ГГц дождь или снег в меньшей степени влияют на работу радиорелейной линии связи. Чем выше частота, тем большее влияние на сигнал оказывают атмосферные осадки.
• Рефракция сигнала в зависимости от значений коэффициента преломления радиоволн в атмосфере, которая является неоднородной средой.
Радиорелейная связь, в отличие о других видов наземной радиосвязи, использует узконаправленные антенны и различные диапазоны волн (дециметровые, сантиметровые, миллиметровые).
Преимуществом радиорелейной связи является использование полного дуплекса, наличие коррекции ошибок, а также агрегирование и резервирование каналов, что повышает пропускную способность канала и надёжность связи.
Радиорелейная связь развивается и следует отметить появление интеллектуальных ретрансляторов (smart relay), использующих технологию MIMO и в отличие от стандартной обработки - «приём — усиление — переизлучение» - предусматривает дополнительную коррекцию амплитуд и фаз сигналов с учётом характеристик передачи пространственных MIMO-каналов на том или ином интервале радиорелейной линии. В более сложном варианте выполняется демодуляция принятого сигнала, извлечение информации и её запоминание, с последующей передачей с учётом характеристик состояния канала MIMO в направлении следующей станции, что позволяет максимально учесть искажения, вносимые в полезные сигналы по трассе их распространения.
При применении РРС требуется согласование с ГКРЧ, что требует временных затрат, которые необходимо учитывать при планировании сроков выполнения работ.
Радиомост Wi-Fi это разновидность локальной сети, которая позволяет создать две сетевые точки на некотором расстоянии друг от друга и напрямую объединить в одну сетевую группу несколько устройств (например, стационарные компьютеры) и организовать обмен информацией.
Беспроводное соединение посредством радиомоста Wi-Fi это современное технологичное решение, которое обеспечивает скорость до 2 Гбит/с и устойчивое соединение на больших расстояниях.
Обеспечиваемая радиомостом Wi-Fi дальность сравнима с дальностью РРС, но является более сложным, для проектирования и внедрения. Поэтому настоятельно рекомендуется использовать специалистов, которые разработают проект, решат проблему получения разрешения и, естественно, выполнят монтаж и настройку обеспечив требуемую скорость и стабильность связи.
Существуют следующие типы беспроводных мостов, разделённые по категориям в зависимости от решаемых задач:
• Wi-Fi – Ethernet для подключения клиентов Wi-Fi к сети Ethernet.
• Wi-Fi – Wi-Fi для объединения сетей Wi-Fi (например, для увеличения зоны покрытия). Аппаратная часть беспроводных точек доступа может обеспечить их использование, как в режиме Wi-Fi – Wi-Fi, так и в режиме Wi-Fi – Ethernet.
• Bluetooth – Wi-Fi для связи Bluetooth-гаджетов с домашней сетью Wi-Fi.
При использовании беспроводного соединения необходимо учитывать, что высокая скорость, заявленная поставщиком реальна только при наличии достаточного количества антенн, и зависит от числа пользователей. Большое число пользователей снижает скорость обмена.
Также необходимо учитывать следующее:
▪ Скорость передачи зависит от преград, которые имеются на пути сигнала, пропускной способности точки доступа (зона Френеля: влияние зданий, неоднородностей рельефа, источники радиопомех и т. д.).
▪ Специфические особенности построения пакетов данных с большим объем служебных данных также снижают скорость.
▪ Взаимное влияние беспроводных сетей. Если в одном месте находится несколько точек доступа, то при одновременной работе на одном или близких каналах скорость падает.
▪ Полудуплексный режим работы (стандарт IEEE 802.11), при котором передача данных осуществляется только в одном направлении в определенный промежуток времени. Если обмен данными на вход и выход достаточно активный, то скорость надо делить пополам.
▪ Безопасность. Данные транслируются «наружу». Возможен перехват всего трафика обмена.
Регистрации подлежит профессиональное оборудование Wi-Fi (точки доступа, мосты, репитеры) дальнего действия, используемое вне помещений, или коммерческих (публичных целях).
Применение Wi-Fi-моста целесообразно, если прокладка сетевого кабеля требует существенных расходов или невозможна.
Спутниковый Интернет единственная возможность обеспечить устойчивое и достаточно скоростное подключение к сети в любом месте, независимо от наличия инфраструктуры и где другими видами связи пользоваться невозможно. Разумеется, данное место должно находиться в зоне покрытия спутника.
Спутниковая связь может быть односторонней (прием данных по спутниковому каналу, а передача – по альтернативному) или двухсторонней (примем и передача через спутник).
Наиболее часто используется двухсторонний спутниковый интернет (технология VSAT). В комплект оборудования входят: приемопередающая антенна, высокочастотные приемный и передающий блоки, спутниковый терминал. К терминалу подключается оборудование (компьютер, телекоммуникационное оборудование ЛВС).
Используются 3-и основных диапазонах – C, Ku, Ka:
• Диапазон С - (3400–6500 МГц) используется редко, как правило, для односторонней передачи данных. Антенны большого размера с мощными передатчиками. В основном коммерческое использование.
• Диапазон Ku - (11 000–14 500 МГц) услуги двустороннего интернета. Антенны диаметром от 0,8 до 1,8 м, скоростные характеристики на приём данных 20-50 Мбит/с, на передачу данных 1-3 Мбит/с. Передатчики компактные и относительно недорогие. Спутники: Eutelsat W4, W7 (НТВ-Плюс, Триколор).
• Диапазон Ка - 18,3-18,8, 19,7—20,2 ГГц (Спутник — Земля), 27,5 - 31 ГГц (Земля — Спутник). Активно используется с появлением новых спутников с «зоновыми лучами» - узконаправленные лучи. Мощность сигнала выше, чем у Ku-диапазона на 5-10 дБ. Антенна 0.7-0.9 м. Скоростные характеристики на приём до 100 Мбит/с, на передачу до 10 Мбит/с. Спутники: Экспресс-АМ5, Экспресс_АМУ, Ямал-601.
Преимущества спутникового интернета:
• Независимость от традиционных провайдеров и электропитания;
• Возможность передачи данных из удаленных и технически неразвитых регионов планеты;
• Качество и достаточно высокая скорость передачи сигнала;
• Простота подключения.
Но спутниковый Интернет имеет и недостатки:
• Необходимость получения разрешения на радиопередающее оборудование;
• Дорогое и громоздкое оборудование;
• Задержка канала связи (примерно 250мс, на путь от передающей антенны до спутника, и столько же обратно). Период пинга на двустороннем канале может быть 500-800 мс;
• Несовместимость оборудования различных производителей.
Используемый диапазон определяет особенности зон покрытия. Так спутники, Ka-диапазоне, дают меньшую площадь покрытия, чем системы в Ku-диапазоне, т.к. узконаправленные лучи априори ограничены по зоне захвата. Хотя, такой луч захватывает несколько десятков тысяч кв. км, но это всего 10-15% от площади, захвата луча Ku-системы. Для устранения этого недостатка покрытия в Ka-диапазоне увеличивают количество используемых лучей.
Качество и надежность работы в Ka-диапазоне, который использует более высокие частоты, чем Ku-диапазон, более зависим от изменений в атмосфере и к погодным условиям и требует больших затрат.
Выбор диапазона определяется целью и географическим местоположением. Востребованность каждого диапазона зависит от целей пользователя и его местонахождения.
Производственные задачи вдали от промышленных центров - Ku-диапазон.
Персональный доступ в Интернет - Ka-диапазон.
Требуется высокая скорости передачи большого объема данных - Ka-диапазон.
Иными словами: задача определяет выбор. Надо, всего лишь, правильно поставить и сформулировать задачу, чтобы получить правильное работоспособное решение.
Распределённые системы передачи данных — это разновидность распределенной системы, архитектура которой предполагает децентрализацию обработки информации и размещение модулей ввода/вывода в непосредственной близости от источников данных.
Распределённые системы передачи данных (СПД) обеспечивают создание максимально гибких и эффективных систем управления информационными потоками, единства электронного документооборота и оперативного сбора информации для решения финансовых и технических задач.
Территориально-распределенные СПД объединяют объекты, которые находятся на удалении друг от друга, причём расстояние удаления может составлять сотни и тысячи километров. Принципы построения таких сетей отличаются от обычных методов построения локальных вычислительных сетей.
Основное отличие в том, что при построении используются арендованные линии связи. При этом арендная плата весьма высока и чем выше качество и скорости передачи, тем выше стоимость.
Физическое построение каналов связи первая задача при построении СПД, желательно без потери качества.
Одним из вариантов решения задачи является использование существующих глобальных частных сетей, например «Ростелеком». При этом главное обеспечить канал от исходной точки до ближайшего узла глобальной сети, и канал от другого узла до конечной точки. Остальная часть проблемы решается оборудованием и каналами связи частной сети.
Другим вариантом является использование технологии виртуальных сетей VPN (Virtual Private Network). VPN – это логическая сеть, организуемая поверх публичной сети, например, Интернет. VPN устанавливает защищённое соединение между географически распределенными удаленными точками (локальными сетями). Для защиты передаваемых данных используются протоколы шифрования. В результате создаётся единое сетевое и информационное пространство организации, службы и т.п.
На базе территориально-распределенной СПД можно строить и реализовывать дополнительные сервисы и взаимодействия (видеоконференц-связь, оперативную и конфиденциальную связь с филиалами компании), также минимизировать объема междугороднего и международного трафика за счет организации единой телефонной сети.
Территориально-распределенные СПД могут также использоваться для организации глобального мониторинга.
Система постовой связи предназначена для организации связи постов охраны, контрольных точек с центральным постом, должностными лицами службы охраны и безопасности объекта, а также оперативными службами.
IP-система постовой связи отличается от обычной, аналоговой, тем что обеспечивает выполнение задач с использованием новейших технологий.
Система обеспечивает:
• связь постов охраны и контрольных точек с другими абонентами в различных режимах (дуплексный, селекторный, конференцсвязи и т.п.).
• автоматическую запись всех телефонных переговоров в защищенный архив с возможностью поиска и прослушивания записей.
• настройку списков доступных для связи абонентов для каждого из абонентских телефонных аппаратов, установку полномочий для каждого из абонентов.
• защиту доступа к функциям системы, а также к файлам с данными и записями переговоров.
• полицейская функция - возможность прослушивания установленных в данный момент соединений между выбранными абонентами.
• подключение через VoIP-шлюзы аналоговых телефонов.
• выход в ТФОП, с выделенных телефонов для связи с оперативными службами.
Система выполняется на основе IP-телефонов, которые подключаются к ЛВС и работают под управлением специального сервера, что позволяет без проблем переносить точки подключения с сохранением всех настроек, а также подключать к системе связи посты охраны и т.п., расположенные на удаленных объектах.
IP-система постовой связи является неотъемлемой и необходимой частью систем безопасности. Без наличия связи невозможны скоординированные действия по устранению нештатной ситуации.